何为耐磨性?

耐磨性是指材料抵抗机械作用的能力,在一定反复摩擦、滑动或刮擦条件下,材料表面逐渐发生的磨耗。

耐磨材料可减少配合面之间的摩擦,即使长时间供负载表面接触应用适用,零件仍然可以保持其形状和完整性。 

我们的产品组合包括广泛的工程塑料,可通过低摩擦性能或自润滑减少磨损,在保持应用性能标准的同时减少机械磨损。

摩擦学是研究相对运动表面相互作用的科学和工程,该学科对磨损、摩擦和润滑原则进行了研究。

 

工程注意事项 耐磨性和磨损率的影响因素有哪些?

接触类型

  • 动态接触,例如滑动与滚动
  • 配合面的组合,例如,金属对金属,塑料对塑料、金属对塑料
  • 配合面的材质或粗糙度
  • 配合面的间隙

环境条件

  • 温度,包括摩擦产生的热量
  • 暴露于阳光下
  • 受潮或接触化学品
  • 润滑状态与类型

载荷

  • 外施载荷的压力
  • 动态运动速度
耐磨性具有关键作用的场景有哪些?

在两个负载表面相互滑动的工程应用中,例如轴承、垫磨片、齿轮和旋转轴,耐磨零部件起到关键作用。

若配合面必须维持其形状,从而确保在通过精加工提高部件效率的保形接触应用中正常运行,耐磨性也会起到关键作用。

工程塑料的耐磨性

许多工程应用需要使用低摩擦、耐磨材料,例如热塑性塑料。在相同或相似应用中,工程塑料一般比金属的 CoF 更低。另外,高性能塑料通常具有自润滑性能,适合延长磨损寿命和用于负载应用。

半晶态热塑性塑料具有优良韧性和明确熔点,特别适合用于磨损、承载和摩擦应用。Acetal (POM)、尼龙 (PA)、超高分子量聚乙烯 (UHMW-PE)、聚苯硫醚 (PPS)、PEEKPAI 均属于常见耐磨热塑性材料,用于与金属产生高摩擦接触的零部件。

耐磨工程塑料的功效

与金属或其他配合面相比,耐磨工程塑料在高摩擦应用中具有多种功效:

  • 低摩擦和自润滑性能可减少润滑需求

  • 可预测性磨损率将减少非计划维护次数并缩短停机时间

  • 运行可靠性提高,平均修理间隔时间 (MTBR) 延长

  • 降低配套零件之间的噪音

  • 食品接触应用中,材料切屑和润滑油造成污染的风险降低

应用亮点 了解我们的耐磨塑料在普通工程应用中的性能
输送机轴承

Techtron® HPV PPS制成的输送机轴承

挑战:在熔化塑料废品并将其挤压成回收棒材的设施中,物料输送机上的金属轴承需要特别维护。温暖的生产环境产生蒸汽,使金属轴承上的润滑脂变薄,磨损加剧,并致使输送机卡住。

解决问题:我们的Techtron® HPV PPS材料可用于生产低摩擦、自润滑的嵌入式轴承,这些轴承则可装入输送带上的现有金属轴道和凸缘座中。

结果:除无需润滑外,我们的高性能PPS轴承在温暖的温度下还能保持磨损和强度特性、耐腐蚀,并在加工和蒸汽生产环境中表现出尺寸稳定性。

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Application
枢轴衬套

TIVAR® UV UHMW-PE制成的太阳能电池板枢轴轴衬

挑战:为尽可能多地吸收太阳能,光伏电池板可按照太阳运行轨迹进行转动。实现这种动作需要一个保形枢轴轴衬,它可以在一整天内保持其形状和性能,也可以在户外和紫外线照射下使用。

解决方案:我们的TIVAR®UV UHMW-PE材料因在户外环境中的长效耐磨性和出色稳定性而被选中。

结果:低摩擦、低噪音、抗紫外线和自润滑的TIVAR® UV轴衬不仅显示出应用的理想磨损性能,而且在整个保修期内稳定保持以上性能。这种材料不吸收水分,润滑剂也不会腐蚀或冻结,即使长期暴露在恶劣环境中,也无需维护。

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Applicaton solar panel-test
耐磨条

在襟翼采用自润滑耐磨条降低成本和航空排放

我们的自润滑Duratron®T4301 PAI材料可以用于制造能取代复杂、劳动密集型零件的部件。

我们的耐磨PAI解决方案使飞机更轻,故障风险更低,同时减少了维护和排放。我们的部件非常有效,后被整个航空航天业采用。

 

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商用客机机翼上方扰流板
对材料进行测试 测试和测定工程塑料的磨损性能
  • 测试工程塑料磨损率和 CoF 的 ASTM D3702 止推垫圈法示意图

    CoF 用以表示两个表面相互滑动产生的阻力。ASTM D3702 是计算热塑性材料 CoF 值的标准方法,可用以比较多种材料并预测其磨损性能。

    在 ASTM D3702 测试方法中,聚合物样品置于抛光钢止推垫圈之上。依次施加垂直力和力矩,使塑料转动。CoF 值是指两配合面间的滑动力(力矩)和作用在其一表面上的垂直力之比值。该比值越低,材料越光滑。

    有两个不同 CoF 值对于了解我们材料的摩擦行为具有重要意义:静态 CoF 与动态 CoF。

    静态 CoF 是指从静止到旋转的初始位移时滑动力与垂直力的比值。 动态 CoF 是指垫圈运动期间滑动力与垂直力的比值。由于开始运动所需的力大于维持运动所需的力,因此静态 CoF 通常高于动态 CoF。若静态 CoF 与动态 CoF 相差过大,配合面过渡时产生冲击运动,则会出现粘滑现象。

  • 磨损率又称 K 系数,表示材料的抗磨强度。

    我们使用 QTM 55010 测试方法计算工程塑料的 K 系数,该方法使用径向轴承代替止推垫圈。

    根据压力(外施载荷)、速度和运行时间计算 K 系数。K 系数越低,受试材料的耐磨性越高。

  • 限压速度或极限 PV 表示配合面可承受的压缩限度

    极限 PV 有助于工程师了解产生过量摩擦热、进而导致系统故障的压力和速度条件。

    我们采用 QTM 55007 方法,根据特定表面的外施载荷和力矩的速度计算极限 PV。极限 PV 越高,材料可承受的压缩量和摩擦热更多。

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